DE102017107821A1 - ARRANGEMENT WITH AT LEAST TWO LASER DIODES AND DIFFACTIVE ELEMENT - Google Patents
ARRANGEMENT WITH AT LEAST TWO LASER DIODES AND DIFFACTIVE ELEMENT Download PDFInfo
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Abstract
Es wird eine Anordnung mit wenigstens zwei Laserdioden (2, 3, 4) beschrieben, wobei die Laserdioden (2, 3, 4) jeweils über eine Seitenfläche (6) elektromagnetische Strahlung (8, 9, 10) in jeweils einer Abstrahlrichtung (13, 14, 15) abgeben, wobei die Laserdioden (2, 3, 4) in der Weise angeordnet sind, dass die Abstrahlrichtungen (13, 14, 15) im Wesentlichen parallel angeordnet sind, wobei in der Abstrahlungsrichtung vor den Laserdioden (2, 3, 4) eine Sammellinse (11) vorgesehen ist, wobei in der Abstrahlrichtung (13, 14, 15) vor der Sammellinse (11) ein diffraktives optisches Element (12) vorgesehen ist, wobei die Sammellinse (11) die Strahlungen (8, 9, 10) der Laserdioden (2, 3, 4) auf das diffraktive optische Element (12) kollimiert. An arrangement with at least two laser diodes (2, 3, 4) is described, wherein the laser diodes (2, 3, 4) in each case via a side surface (6) electromagnetic radiation (8, 9, 10) in each of a radiation direction (13, 14, 15), wherein the laser diodes (2, 3, 4) are arranged in such a way that the emission directions (13, 14, 15) are arranged substantially parallel, wherein in the emission direction in front of the laser diodes (2, 3, 4) a collecting lens (11) is provided, wherein in the emission direction (13, 14, 15) in front of the converging lens (11) a diffractive optical element (12) is provided, wherein the collecting lens (11) the radiation (8, 9, 10) of the laser diodes (2, 3, 4) on the diffractive optical element (12) collimated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Steuerung der Anordnung gemäß Anspruch 13.The invention relates to an arrangement according to claim 1 and a method for controlling the arrangement according to claim 13.
Aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung zum Bereitstellen einer Strahlungsquelle und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben der Anordnung bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved arrangement for providing a radiation source and an improved method for operating the arrangement.
Die Aufgaben der Erfindung werden durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.The objects of the invention are solved by the independent claims.
Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, eine größere Flexibilität bei der Bereitstellung elektromagnetischer Strahlung zu erreichen. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Anordnung bereitgestellt wird, die wenigstens zwei Laserdioden aufweist. Die Laserdioden geben jeweils in einer Abstrahlrichtung elektromagnetische Strahlung ab. Die Abstrahlrichtungen sind im Wesentlichen parallel angeordnet. In der Abstrahlrichtung vor den Laserdioden ist eine Sammellinse vorgesehen. Die Sammellinse ist ausgebildet, um die elektromagnetischen Strahlen der Laserdioden auf ein diffraktives optisches Element zu lenken. Das diffraktive optische Element ist ausgebildet, um die elektromagnetischen Strahlen der Laserdioden an einer Vielzahl von Punkten zu streuen. Durch die zwei Laserdioden kann eine höhere Leistung einer elektromagnetischen Strahlung auf das diffraktive optische Element abgegeben werden. Zudem können mithilfe der zwei Laserdioden verschiedene Wellenlängenspektren an elektromagnetischer Strahlung auf das diffraktive optische Element abgegeben werden. Weiterhin können abhängig von der gewählten Ausführungsform die Laserdioden gleichzeitig oder zeitlich versetzt betrieben werden. Aufgrund der seitlich versetzten Anordnung der Laserdioden, das heißt der seitlich versetzten Abstrahlrichtungen der elektromagnetischen Strahlungen der Laserdioden und durch die anschließende Kollimierung der elektromagnetischen Strahlungen durch die Sammellinse werden die Streupunkte des diffraktiven optischen Elementes von den Laserdioden in unterschiedlichen Winkeln angestrahlt. Auf diese Weise kann eine verbesserte Bereitstellung einer mithilfe des diffraktiven optischen Elementes aufgeteilten elektromagnetischen Strahlung erreicht werden.An advantage of the described arrangement is to achieve greater flexibility in providing electromagnetic radiation. This is achieved by providing an arrangement comprising at least two laser diodes. The laser diodes emit electromagnetic radiation in each case in one emission direction. The emission directions are arranged substantially parallel. In the emission direction in front of the laser diodes, a converging lens is provided. The condenser lens is designed to direct the electromagnetic beams of the laser diodes onto a diffractive optical element. The diffractive optical element is configured to scatter the electromagnetic beams of the laser diodes at a plurality of points. Due to the two laser diodes, a higher power of an electromagnetic radiation can be emitted to the diffractive optical element. In addition, different wavelength spectra of electromagnetic radiation can be emitted to the diffractive optical element using the two laser diodes. Furthermore, depending on the selected embodiment, the laser diodes can be operated simultaneously or at different times. Due to the laterally offset arrangement of the laser diodes, that is, the laterally offset emission directions of the electromagnetic radiation of the laser diodes and the subsequent collimation of the electromagnetic radiation by the converging lens, the scattering points of the diffractive optical element are irradiated by the laser diodes at different angles. In this way, an improved provision of a distributed by means of the diffractive optical element electromagnetic radiation can be achieved.
Beispielsweise kann die Anordnung eingesetzt werden, um ein Objekt, das nach dem diffraktiven optischen Element angeordnet ist, zu bestrahlen und mithilfe eines Sensors beispielsweise eine Lage, eine Orientierung oder eine Geste zu erkennen. Somit kann die Anordnung insbesondere bei einer Gestensteuerung eingesetzt werden.For example, the arrangement can be used to irradiate an object which is arranged after the diffractive optical element, and to detect by means of a sensor, for example, a position, an orientation or a gesture. Thus, the arrangement can be used in particular in a gesture control.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung eine dritte Laserdiode auf. Das Vorsehen der dritten Laserdiode weist den Vorteil auf, dass die elektromagnetische Strahlungsleistung erhöht werden kann. Zudem wird ein drittes Streulicht mithilfe des diffraktiven optischen Elementes und der dritten Laserdiode erzeugt. Dadurch wird eine weitere Erhöhung der Streupunkte erreicht.In a further embodiment, the arrangement has a third laser diode. The provision of the third laser diode has the advantage that the electromagnetic radiation power can be increased. In addition, a third scattered light is generated by means of the diffractive optical element and the third laser diode. This achieves a further increase of the scattering points.
In einer Ausführungsform sind die Laserdioden als kantenemittierende Laserdioden ausgebildet. Dadurch kann eine präzise Ausrichtung und eine kompakte Anordnung der Laserdioden erreicht werden.In one embodiment, the laser diodes are formed as edge-emitting laser diodes. As a result, a precise alignment and a compact arrangement of the laser diodes can be achieved.
In einer Ausführungsform ist die Linse ausgebildet, um die elektromagnetischen Strahlen der Laserdioden mit unterschiedlichen Winkeln auf das diffraktive optische Element zu lenken. Auf diese Weise kann die Anzahl der angestrahlten Streupunkte im diffraktiven optischen Element erhöht werden und vorzugsweise gleichzeitig die Leuchtdichte pro Streupunkt erhalten bleiben. Dadurch kann die punktuelle thermische Belastung begrenzt werden.In one embodiment, the lens is configured to direct the electromagnetic beams of the laser diodes to the diffractive optical element at different angles. In this way, the number of illuminated scattering points in the diffractive optical element can be increased, and preferably at the same time the luminance per scattering point is maintained. As a result, the punctual thermal load can be limited.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform sind die Laserdioden ausgebildet, um elektromagnetische Strahlen mit wenigstens teilweise unterschiedlichen Wellenlängen zu emittieren. Auf diese Weise kann eine optimierte Anpassung des Strahlenspektrums an die vorgegebene Messsituation erfolgen.Depending on the chosen embodiment, the laser diodes are configured to emit electromagnetic radiation having at least partially different wavelengths. In this way, an optimized adaptation of the beam spectrum to the given measurement situation can take place.
In einer Ausführungsform sind die Laserdioden auf einem gemeinsamen Träger montiert. Dadurch kann ein kompakter Aufbau der Anordnung erreicht werden.In one embodiment, the laser diodes are mounted on a common carrier. As a result, a compact structure of the arrangement can be achieved.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Laserdioden monolithisch als ein Bauteil mit einem gemeinsamen Substrat ausgebildet. Dadurch wird eine weitere Verkleinerung des Bauteils ermöglicht. Zudem kann die Ausrichtung und Justierung der Laserdioden bei dem monolithischen Aufbau präziser erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform sind die Laserdioden nebeneinander angeordnet und weisen jeweils einen Steg auf. Weiterhin sind die Laserdioden vorzugsweise ausgebildet, um eine Mode zu verstärken. Die Anordnung kann somit ein Multi-Ridge-Array mit Singlemode-Laserdioden darstellen.In another embodiment, the laser diodes are monolithically formed as a component with a common substrate. This allows a further reduction of the component. In addition, the alignment and adjustment of the laser diodes in the monolithic structure can be made more precise. In a further embodiment, the laser diodes are arranged side by side and each have a web. Furthermore, the laser diodes are preferably designed to amplify a mode. The arrangement can thus represent a multi-ridge array with singlemode laser diodes.
Der Winkel, in dem die Strahlen der Laserdioden auf das diffraktive optische Element auftreffen, hängt z.B. von dem seitlichen Abstand der Laserdioden und einer Fokuslänge einer Sammellinse ab.The angle at which the beams of the laser diodes impinge on the diffractive optical element, depends, for example, on the lateral spacing of the laser diodes and a focal length of a converging lens.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Steuerschaltung vorgesehen, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, um die Laserdioden unabhängig voneinander anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuerschaltung die Laserdioden in einem Zeitmultiplexverfahren ansteuern. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Steuerschaltung ausgebildet sein, um die Laserdioden in einem ersten Betriebsmodus mit geringerer Anzahl als in einem zweiten Betriebsmodus zu betreiben. Der erste Betriebsmodus kann einen Nahbetrieb für kurze Reichweiten und der zweite Betriebsmodus kann einen Fernbetrieb für längere Reichweiten einer Gestenerkennung darstellen. Auf diese Weise kann eine Leistungsanpassung der abgegebenen elektromagnetischen Strahlung an die Messsituation erfolgen.In a further embodiment, a control circuit is provided, wherein the control circuit is designed to control the laser diodes independently of one another. For example, the control circuit may drive the laser diodes in a time-division multiplexing process. In addition, depending on the selected embodiment, the control circuit may be configured to operate the laser diodes in a first operating mode with a lesser number than in a second operating mode. The first mode of operation may be near range short range operation and the second mode of operation may be remote mode for longer ranges of gesture recognition. In this way, a power adjustment of the emitted electromagnetic radiation to the measurement situation can take place.
In einer weiteren Ausführungsform ist die vorgeschlagene Anordnung Teil einer Gestenerkennungsvorrichtung. Mithilfe der Vorrichtung kann elektromagnetische Strahlung als Messstrahlung zur Gestenerkennung bereitgestellt werden.In a further embodiment, the proposed arrangement is part of a gesture recognition device. With the aid of the device, electromagnetic radiation can be provided as measuring radiation for gesture recognition.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung mit Laserdioden, Sammellinse und einem diffraktivem optischen Element, -
2 drei Streumuster der drei Laserdioden an dem diffraktiven optischen Element, -
3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Bauteils mit drei Laserdioden.
-
1 in a schematic representation of a device with laser diodes, converging lens and a diffractive optical element, -
2 three scattering patterns of the three laser diodes on the diffractive optical element, -
3 a schematic perspective view of a component with three laser diodes.
In Abstrahlrichtung
Das diffraktive optische Element
Durch die unterschiedlichen Einstrahlwinkel der Strahlungen
Das Bauteil
Die Laserdioden
Es ist eine Steuerschaltung
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn die drei Laserdioden elektromagnetische Strahlungen mit unterschiedlichen Wellenlängenspektren emittieren. Beispielsweise kann wenigstens eine der Laserdioden, insbesondere alle Laserdioden elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich emittieren.Depending on the chosen embodiment, it may be advantageous if the three laser diodes emit electromagnetic radiation having different wavelength spectra. For example, at least one of the laser diodes, in particular all laser diodes, emit electromagnetic radiation in the infrared range.
Das Bauteil
Diffraktive optische Elemente (DOE) können z.B. Glasträger sein, auf denen durch Fotolithografie Mikrostrukturen aufgebracht werden. In ihnen kommt es durch unterschiedliche optische Weglängen der Teilstrahlen zu Phasenmodulationen, wodurch Interferenzmuster entstehen. Zusätzlich wird durch konstruktive und destruktive Überlagerung die Amplitude moduliert. So lassen sich durch geschickte Auslegung die Intensitätsmuster in einem Laserstrahl manipulieren. Diffraktive optische Elemente können eingesetzt werden, um einen Laserstrahl zu formen oder in mehrere Teilstrahlen zu zerlegen. Die Mikrostruktur im diffraktiven optischen Element kann den Strahl durch den Brechungsindex oder durch Höhenmodulation formen. Gute diffraktive optische Elemente erreichen Wirkungsgrade von 80-99 % und Transmissionsgrade von 95-99 %.Diffractive optical elements (DOE) may e.g. Glass support on which microstructures are applied by photolithography. In them, different optical path lengths of the partial beams lead to phase modulations, which results in interference patterns. In addition, the amplitude is modulated by constructive and destructive superimposition. Thus, by skillful design, the intensity patterns can be manipulated in a laser beam. Diffractive optical elements can be used to shape a laser beam or to break it up into several partial beams. The microstructure in the diffractive optical element can shape the beam by refractive index or by height modulation. Good diffractive optical elements achieve efficiencies of 80-99% and transmittances of 95-99%.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention has been further illustrated and described with reference to the preferred embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations may be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauteilcomponent
- 22
- erste Laserdiodefirst laser diode
- 33
- zweite Laserdiodesecond laser diode
- 44
- dritte Laserdiodethird laser diode
- 66
- erste Seitenflächefirst side surface
- 77
- zweite Seitenflächesecond side surface
- 88th
- erste Strahlungfirst radiation
- 99
- zweite Strahlungsecond radiation
- 1010
- dritte Strahlungthird radiation
- 1111
- Sammellinseconverging lens
- 1212
- diffraktives optisches Elementdiffractive optical element
- 1313
- erste Abstrahlrichtungfirst emission direction
- 1414
- zweite Abstrahlrichtungsecond emission direction
- 1515
- dritte Abstrahlrichtungthird emission direction
- 1616
- Steuerschaltungcontrol circuit
- 1717
- erstes Streubildfirst spreading picture
- 1818
- zweites Streubildsecond spreading pattern
- 1919
- drittes Streubildthird spreading pattern
- 2020
- Substratsubstratum
- 2121
- erste Schichtfirst shift
- 2222
- zweite Schichtsecond layer
- 2323
- aktive Zoneactive zone
- 2424
- Stegweb
- 2525
- erster elektrischer Anschlussfirst electrical connection
- 2626
- zweiter elektrischer Anschlusssecond electrical connection
- 2727
- erste Abstrahlflächefirst radiating surface
- 2828
- zweite Abstrahlflächesecond emission surface
- 2929
- dritte Abstrahlflächethird emitting surface
- 3131
- erster Einstrahlwinkelfirst angle of incidence
- 3232
- zweiter Einstrahlwinkelsecond angle of incidence
- 3333
- dritter Einstrahlwinkelthird angle of incidence
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013108824 A1 [0002]DE 102013108824 A1 [0002]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017107821.5A DE102017107821A1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | ARRANGEMENT WITH AT LEAST TWO LASER DIODES AND DIFFACTIVE ELEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102017107821.5A DE102017107821A1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | ARRANGEMENT WITH AT LEAST TWO LASER DIODES AND DIFFACTIVE ELEMENT |
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DE102017107821A1 true DE102017107821A1 (en) | 2018-10-11 |
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ID=63587697
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DE102017107821.5A Withdrawn DE102017107821A1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | ARRANGEMENT WITH AT LEAST TWO LASER DIODES AND DIFFACTIVE ELEMENT |
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- 2017-04-11 DE DE102017107821.5A patent/DE102017107821A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |